專利名稱：移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的多路徑后應(yīng)式路由的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的多路徑后應(yīng)式(reactive)路由。
背景技術(shù)：
無線網(wǎng)絡(luò)中的一個快速發(fā)展領(lǐng)域是移動自組織(ad hoc)網(wǎng)絡(luò)。在物理上，移動自組織網(wǎng)絡(luò)包括很多在地理上分散并且通過一個或多個射頻信道而以無線方式連接的移動節(jié)點。與蜂窩網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之類的其他類型的網(wǎng)絡(luò)相比，移動自組織網(wǎng)絡(luò)的最大區(qū)別特征在于沒有固定架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)僅僅由移動節(jié)點所組成，并且該網(wǎng)絡(luò)是在節(jié)點與其他節(jié)點進行發(fā)送或接收操作的時候匆忙建立的。一般來說，這種網(wǎng)絡(luò)不依賴于特定的節(jié)點，并且會在某些節(jié)點加入或者其他節(jié)點離開網(wǎng)絡(luò)的時候進行動態(tài)調(diào)整。
自組織網(wǎng)絡(luò)可以快速部署并且提供了非常需要的通信。例如，自組織網(wǎng)絡(luò)使人們只需打開其計算機或PDA就能在野外或教室中交換數(shù)據(jù)，而不必使用自身所創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)之外的任何網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
全新的移動自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用仍在繼續(xù)顯現(xiàn)，并且成為了通信架構(gòu)中的一個非常重要的部分。由于沒有固定架構(gòu)，因此節(jié)點必須執(zhí)行自組織操作，并在移動、加入或離開網(wǎng)絡(luò)時進行重新配置。所有節(jié)點在功能上大致相同，并且在網(wǎng)絡(luò)中沒有任何固有層次或中心控制器。眾多的網(wǎng)絡(luò)控制功能是在節(jié)點之間分配的。而節(jié)點通常是由電池供電并且只具有有限的通信和計算能力。此外，系統(tǒng)帶寬通常是很有限的。并且兩個節(jié)點之間的距離往往會超出無線電傳送范圍，而傳輸必須在到達其目的地之前由其他節(jié)點中繼。因此，該網(wǎng)絡(luò)具有一種多跳拓撲結(jié)構(gòu)，并且這種拓撲結(jié)構(gòu)會在節(jié)點來回移動的時候發(fā)生變化。
Internet工程任務(wù)組(IETF)中的移動自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET)工作組已經(jīng)對包括多播、協(xié)議在內(nèi)的路由進行了有效評估，并且對其進行了標準化處理。由于網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)會在節(jié)點移動時任意改變，因此信息將會變得過時，此外，不同節(jié)點通常會在時間(信息可能在某些節(jié)點過時，但在其他節(jié)點流行)和空間(節(jié)點可能只知道那些通常離自己很近的鄰域中的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu))方面具有不同的網(wǎng)絡(luò)視圖。
路由協(xié)議需要適應(yīng)于頻繁的拓撲結(jié)構(gòu)變化以及精確性很低的信息。由于存在這些獨特的需要，因此與其他網(wǎng)絡(luò)相比，這些網(wǎng)絡(luò)中的路由與其他網(wǎng)絡(luò)存在很大差別。收集整個網(wǎng)絡(luò)的最新信息的操作往往費用很高并且非常不切實際。很多路由協(xié)議都是后應(yīng)式(reactive)(隨選)協(xié)議它們只在必要時收集路由信息及其所要路由的目的地的信息，并且在某些時段之后，它們通常不會保持未曾使用的路由。這樣一來，與任何時間都保持針對所有目的地的路由的先應(yīng)式(pro-active)協(xié)議相比，路由開銷將會大為減少。此外對協(xié)議而言，能夠進行自適應(yīng)也是非常重要。并且自組織按需距離矢量(AODV)、動態(tài)源路由(DSR)和臨時排序路由算法(TORA)代表了MANET工作組所給出的按需路由協(xié)議。
其他不同的路由協(xié)議實例包括在授予Perkins的美國專利5,412,654中公開的目標排序距離矢量(DSDV)路由，以及在授予Haas的美國專利6,304,556中公開的區(qū)域路由協(xié)議(ZRP)。而ZRP則是一種使用了基于距源節(jié)點距離的先應(yīng)式和后應(yīng)式方法的混合協(xié)議。
這些常規(guī)路由協(xié)議都在選擇從源節(jié)點到目的地節(jié)點的路由的過程中使用了盡力而為方法。一般來說，跳數(shù)是這種盡力而為方法中的主要判據(jù)(量度)。換句話說，這其中將會選擇跳數(shù)最小的路由作為傳輸路由。
目前，移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)質(zhì)量(QoS)路由正在得到關(guān)注。為了提供服務(wù)質(zhì)量，協(xié)議不但需要找出一條路由，而且還要確保沿著該路由的資源的安全。由于共享和限制了網(wǎng)絡(luò)帶寬并且沒有可以顧及并控制這些有限資源的中央控制器，因此節(jié)點必須通過相互協(xié)商來管理QoS路由所需要的資源。而頻繁的拓撲結(jié)構(gòu)變化會進一步復(fù)雜化這種處理。由于存在這些約束，因此，與盡力而為的路由相比，QoS路由的要求更為苛刻。
在Chenxi Zhu于2001年發(fā)表的名為“Medium Access Controland Quality-of-Service Routing for Mobile Ad Hoc Networks”的出版物以及M.Mirhakkak等人于2000年發(fā)表并由MITRE公司出版的名為“Dynamic Quality-of-Service For Mobile Ad Hoc Networks”的出版物中闡述了QoS路由方法的一些實例。Zhu論述的是在小型網(wǎng)絡(luò)中建立確保帶寬的QoS路由，其中所述網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是以很低的中間速率改變的。Mirhakkak等人關(guān)心的則是資源預(yù)留請求，其中該請求規(guī)定了QoS值的范圍，而網(wǎng)絡(luò)則承諾提供這個范圍以內(nèi)的服務(wù)。
目前在移動自組織網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中已經(jīng)關(guān)注到了DSR和AODV之類的后應(yīng)式路由協(xié)議的性能和可靠性。常規(guī)的DSR建立多條路徑，但是只使用其中一條單獨路徑來傳送消息數(shù)據(jù)/任務(wù)業(yè)務(wù)量。剩余路徑可以是備份路徑，但是往往在需要時是失效的。按照慣例，ADOV尋找一條單獨路徑。由于任務(wù)業(yè)務(wù)量必須等待完成新路由發(fā)現(xiàn)處理，因此主路徑故障往往會導(dǎo)致重大延遲。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述背景技術(shù)，因此，本發(fā)明的一個目的是在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中提供業(yè)務(wù)量負載集中度很低的更可靠和更適時的路由。
依照本發(fā)明的這個及其他目標、特征和優(yōu)點是由一種用于在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中將來自源節(jié)點的消息數(shù)據(jù)路由到目的地節(jié)點的方法提供的。該移動自組織網(wǎng)絡(luò)包括多個介于源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的中間移動節(jié)點，以及將節(jié)點連接在一起的多條無線通信鏈路。其中所述方法包括在源節(jié)點，發(fā)現(xiàn)相對于目的地節(jié)點的路由，依照至少一個鏈路量度來對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級，以及基于分級將消息數(shù)據(jù)沿著多個已發(fā)現(xiàn)的路由分發(fā)給目的地節(jié)點。該鏈路量度可以包括鏈路延遲、鏈路容量、鏈路可用容量和/或鏈路可靠性的測量。
消息數(shù)據(jù)的分發(fā)可以包括沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由來分發(fā)重復(fù)的消息數(shù)據(jù)，和/或沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由中的每一個路由來分發(fā)消息數(shù)據(jù)的不同部分。同樣，對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級優(yōu)選地包括將路由條目存入一個路由緩存器，每個路由條目都與其中一個已發(fā)現(xiàn)路由相對應(yīng)。每個路由條目可以包括一個量度值、一個表明應(yīng)該將多少消息數(shù)據(jù)分配給相應(yīng)路由的使用因數(shù)以及一個用于終止已發(fā)現(xiàn)路由的定時器值。在用于不同消息數(shù)據(jù)等級的路由緩存器中，路由條目可以是重復(fù)的，其中舉例來說，消息數(shù)據(jù)可以包括延遲靈敏消息數(shù)據(jù)和大容量消息數(shù)據(jù)。
該方法還可以包括在源節(jié)點、中間節(jié)點和/或目的地節(jié)點檢測該節(jié)點是否可以繼續(xù)支持路由請求，以及如果不能的話，則產(chǎn)生一個關(guān)于故障路由的出錯通知。一旦接收到出錯通知，則源節(jié)點從已發(fā)現(xiàn)路由中清除故障路由，并且優(yōu)選地在剩余的已發(fā)現(xiàn)路由中分發(fā)消息數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)已發(fā)現(xiàn)路由數(shù)目低于某個閾值的時候，源節(jié)點可以向目的地節(jié)點傳送一個要求發(fā)現(xiàn)新路由的第二路由請求。
依照本發(fā)明的目標、特征和優(yōu)點還可以由一個移動自組織網(wǎng)絡(luò)提供，這個移動自組織網(wǎng)絡(luò)包括多個移動節(jié)點以及將多個移動節(jié)點連接在一起的多條無線通信鏈路。每一個移動節(jié)點包括一個經(jīng)由無線通信鏈路而與多個節(jié)點中的其他節(jié)點進行無線通信的通信設(shè)備，以及一個對經(jīng)由通信設(shè)備的通信進行路由的控制器。該控制器包括一個發(fā)現(xiàn)相對于目的地節(jié)點的路由的路由發(fā)現(xiàn)單元、一個依照至少一個鏈路量度來對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級的路由分級單元，以及一個基于分級而將消息數(shù)據(jù)沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由分發(fā)給目的地節(jié)點的消息數(shù)據(jù)分發(fā)單元。優(yōu)選地，該鏈路量度是關(guān)于鏈路延遲、鏈路容量、鏈路可用容量和/或鏈路可靠性的測量。
消息數(shù)據(jù)分發(fā)單元可以沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由來分發(fā)重復(fù)的消息數(shù)據(jù)，和/或沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由中的每一個路由來分發(fā)消息數(shù)據(jù)的不同部分。同樣，路由分級單元包括一個用于保存每個與其中一個已發(fā)現(xiàn)路由相對應(yīng)的路由條目的路由緩存器。此外，每一個路由條目可以包括一個量度值、一個用于表明應(yīng)該將多少消息數(shù)據(jù)分發(fā)給相應(yīng)路由的使用因數(shù)，以及一個用于終止已發(fā)現(xiàn)路由的定時器值。同樣，分級單元可以在用于不同消息數(shù)據(jù)等級的路由緩存器中重復(fù)路由條目，其中舉例來說，消息數(shù)據(jù)可以是延遲靈敏消息數(shù)據(jù)和大容量消息數(shù)據(jù)。
同樣，控制器可以包括一個用于判定節(jié)點是否可以繼續(xù)支持路由請求，以及如果不支持，則產(chǎn)生一個關(guān)于故障路由的出錯通知的路由請求處理單元。路由分級單元則從已發(fā)現(xiàn)路由中清除故障路由，并且路由發(fā)現(xiàn)單元會在已發(fā)現(xiàn)路由數(shù)目低于閾值的時候發(fā)現(xiàn)相對于目的地節(jié)點的新路由。


圖1～4是依照本發(fā)明的移動自組織網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
圖5是描述依照本發(fā)明的移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的方法步驟的流程圖。
圖6是描述依照本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點路由器的示意圖。
圖7是描述圖6中的路由器控制器細節(jié)的示意圖。
具體實施例方式
以下將通過參考那些顯示本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖來對本發(fā)明進行更全面的描述。然而，本發(fā)明還可以通過多種不同形式來加以實施，并且不應(yīng)該將本發(fā)明視為是局限于這里所闡述的實施例。與此相反，通過提供這些實施例，可以使得本公開更為全面和完整，并且充分地向本領(lǐng)域技術(shù)人員表述本發(fā)明的范圍。相同的數(shù)字始終表明相同的部件，而在替換實施例中則使用了原始符號來表示相同部件。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解，本發(fā)明的某些部分是作為方法、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或計算機程序產(chǎn)品實現(xiàn)的。相應(yīng)地，本發(fā)明的這些部分可以完全采用硬件實施例的形式，但也可以完全采用軟件實施例的形式，此外還可以采用組合了軟件和硬件方面的實施例的形式。另外，本發(fā)明的某些部分可以是計算機可用存儲介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品，其中在所述介質(zhì)上具有計算機可讀程序代碼。并且在這里可以使用任何適當(dāng)?shù)挠嬎銠C可讀介質(zhì)，其中包括但不局限于靜態(tài)和動態(tài)存儲設(shè)備、硬盤、光存儲設(shè)備以及磁存儲設(shè)備。
以下將參考依照本發(fā)明實施例的方法、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品的流程圖例示來對本發(fā)明進行描述。應(yīng)該理解的是，所例示的塊和例示塊的組合可以由計算機程序指令實現(xiàn)。這些計算機程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器，從而生產(chǎn)一種設(shè)備，以便由借助計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令來實現(xiàn)一個或多個塊中規(guī)定的功能。
這些計算機程序指令也可以保存在計算機可讀存儲器中，其中該指令可以指示計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以一種特定方式運作，由此保存在計算機可讀存儲器中的指令將會產(chǎn)生一個制造物品，其中包含了用于實施一個或多個流程圖塊中規(guī)定的功能的指令。計算機程序指令還可以加載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備中，以便在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟，從而產(chǎn)生一個由計算機執(zhí)行的處理，這樣一來，在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供了用于實現(xiàn)一個或多個流程圖塊中規(guī)定的功能的步驟。
現(xiàn)在首先參考圖1～5來描述移動自組織網(wǎng)絡(luò)20中的方法。該網(wǎng)絡(luò)20包括多個移動節(jié)點30，其中包括源節(jié)點1和目的地節(jié)點4，其間則具有中間節(jié)點2、3。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解，諸如膝上計算機、個人數(shù)字助理(PDA)或移動電話之類的節(jié)點30是通過無線通信鏈路32連接的。所述方法開始執(zhí)行(塊100)，并且如圖5中的塊102所示，該方法包括從源節(jié)點1向目的地節(jié)點4傳送一個要求發(fā)現(xiàn)路由的路由請求RREQ。更準確地說，當(dāng)需要對應(yīng)于指定目的地節(jié)點4的新路由的時候，源節(jié)點1向目的地節(jié)點廣播RREQ分組。這個RREQ分組與諸如DSR或AODV之類的協(xié)議中使用的常規(guī)RREQ分組相類似，但是也可以包括一個下文中將會更詳細描述的鏈路/路由量度。常規(guī)的RREQ廣播是用于“盡力而為”服務(wù)的。而本發(fā)明的方法仍舊遵循的是由那些用于盡力而為服務(wù)的協(xié)議所建立的常規(guī)過程。
另外，在塊104，該方法包括各個中間節(jié)點2、3和5，判定節(jié)點是否支持路由請求RREQ。如果節(jié)點不支持特定請求RREQ，那么節(jié)點將會拒絕該請求，但也可以只是不轉(zhuǎn)發(fā)該請求(塊106)。舉例來說，如果諸如節(jié)點3這樣的節(jié)點可以支持特定請求RREQ，那么該節(jié)點會向其他中間節(jié)點2和5轉(zhuǎn)發(fā)路由請求(塊108)，并且可以為這個路由請求臨時保留節(jié)點資源。中間節(jié)點2和5也必須判定它們是否可以支持由節(jié)點3轉(zhuǎn)發(fā)的路由請求RREQ。如果支持的話，則將路由請求RREQ轉(zhuǎn)發(fā)到目的地節(jié)點4。
一旦接收到路由請求RREQ，則目的地節(jié)點4向源節(jié)點1產(chǎn)生一個關(guān)于每一個已發(fā)現(xiàn)路由的應(yīng)答RREP(塊110)。換句話說，目的地節(jié)點4可以從任何不同的可能路由中接收所轉(zhuǎn)發(fā)的路由請求RREQ，其中包括例如1-2-4或1-3-5-4。而在各種情況下都會產(chǎn)生一個應(yīng)答RREP。在塊112，源節(jié)點1依照一個或多個鏈路量度來對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級。優(yōu)選地，鏈路量度是關(guān)于鏈路延遲、鏈路容量、鏈路可用容量和/或鏈接可靠性的測量，在下文中將會對此進行論述。
優(yōu)選地，對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級包括將路由條目存入路由緩存器或表格。每一個路由條目都對應(yīng)于其中一個已發(fā)現(xiàn)路由。此外，每一個路由條目都可以包括一個量度值、一個表明應(yīng)該將多少消息數(shù)據(jù)分發(fā)到相應(yīng)路由的使用因數(shù)，以及一個用于終止已發(fā)現(xiàn)路由的定時器。對諸如延遲靈敏業(yè)務(wù)量和/或大容量業(yè)務(wù)量之類的不同消息數(shù)據(jù)/業(yè)務(wù)量等級而言，其中一些或全部路由條目是可以重復(fù)的。
然后，在塊114，源節(jié)點1選擇多個連至目的地節(jié)點4的路由，并且在塊116，源節(jié)點可以在選定路由上將路由確認CONF傳送到中間節(jié)點。這個操作會在使用了諸如服務(wù)質(zhì)量路由這類與盡力而為方法不同的路由方法的系統(tǒng)中確認選定路由上的資源使用。
此外，舉例來說，在塊118，源節(jié)點1是沿著諸如路由1-2-4和1-3-5-4之類的多個已發(fā)現(xiàn)路由而向目的地節(jié)點4分發(fā)消息數(shù)據(jù)的。消息數(shù)據(jù)的分發(fā)可以包括通過沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由分發(fā)重復(fù)的消息數(shù)據(jù)來提高可靠性，和/或通過沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由中的每個路由分發(fā)消息數(shù)據(jù)的不同部分來提高時間性。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，這里所使用的“消息數(shù)據(jù)”意圖包含任何那些可以在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點之間發(fā)送的數(shù)據(jù)，其中包括(但不局限于)視頻數(shù)據(jù)，音頻數(shù)據(jù)、字母數(shù)字數(shù)據(jù)等等。
在塊120，中間節(jié)點2、3和5和/或目的地節(jié)點4可以在任何時候檢測節(jié)點是否可以繼續(xù)支持路由請求RREQ。如果節(jié)點不能繼續(xù)支持請求RREQ，那么該節(jié)點向源節(jié)點1產(chǎn)生一個出錯通知RERR。在這里(塊122)，一旦接收到出錯通知RERR，則源節(jié)點1可以清除故障路由，同時仍舊使用其他已發(fā)現(xiàn)路由。然而，如果已發(fā)現(xiàn)路由數(shù)目低于某個閾值，則源節(jié)點1可以再次向目的地節(jié)點4傳送一個要求發(fā)現(xiàn)新路由的路由請求RREQ(塊124)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解，所述方法可以應(yīng)用于任何類型的按需或后應(yīng)式路由協(xié)議，例如動態(tài)源路由(DSR)或自組織按需距離矢量(AODV)路由，此外所述方法還可以應(yīng)用于任何混合先應(yīng)式/后應(yīng)式協(xié)議，例如區(qū)域路由協(xié)議(ZRP)。并且所述過程很容易應(yīng)用于DSR協(xié)議。常規(guī)的DSR消息類型RREQ、RREP、RRER是作為可選分組類型定義的，并且可被用作為常規(guī)協(xié)議操作所定義的消息類型，從而支持后向兼容模式中的“盡力而為”業(yè)務(wù)量。此外，在這里還可以通過定義新的可選分組類型來支持某些鏈路量度的測量。這些類型所需要的報頭字段定義是直接以如上定義的功能為基礎(chǔ)的。
如所述，諸如DSR和AODV之類的后應(yīng)式自組織路由協(xié)議的性能將會得到提升，從而用較低的業(yè)務(wù)量負載集中度來提供更可靠和更適時的路由。路由是借助路由請求和路由應(yīng)答方案而被發(fā)現(xiàn)的。應(yīng)該指出的是，常規(guī)DSR會發(fā)現(xiàn)多條路徑，但是僅僅使用一條單獨路徑來執(zhí)行消息數(shù)據(jù)的傳送，而剩余路徑則可以是備份路徑，但是它們往往會在需要的時候失效。并且按照慣例，AODV找到的是一條單獨路徑。但由于任務(wù)業(yè)務(wù)量必須等待完成一個新的路由發(fā)現(xiàn)處理，因此主路徑故障往往會造成明顯的延遲。
如所述，本發(fā)明提供的是發(fā)現(xiàn)和使用多個路由，其中每一個針對目的地的路由都具有恰當(dāng)量度。所發(fā)現(xiàn)的路徑是按照量度和/或業(yè)務(wù)量等級分級的。而路由緩存器/表格則被調(diào)整成在各個目的地同時使用多達n個路由(可以用于分發(fā)負載或是可靠性目的)。業(yè)務(wù)量是依照路徑量度所指示的等級和值而在多個路由上分發(fā)的。使用n個路徑將會允許保持n個路徑，同時單個路徑的故障仍舊可以留下n-1個可以操作的路徑。
路由緩存器/表格將目的地索引包含在一個路由組(DSR的源路由或AODV的下一跳路由)中。每一個路由條目都具有一個量度值、一個表明哪些部分的業(yè)務(wù)量負載應(yīng)該使用這個路由的使用因數(shù)(例如介于0和1之間)，以及一個用于終止路由的定時器。而在使用中則依照任何一種允許共享負載的方法(例如隨機選擇或是依照使用因數(shù)的循環(huán)維護)來選擇多達n個路由中的一個路由。對各個業(yè)務(wù)量等級而言，路由條目也是可以重復(fù)的(例如將不同的量度和分級用于各個等級)。
對路由故障而言發(fā)現(xiàn)路由故障的節(jié)點將會產(chǎn)生路由差錯分組(RERR)，并且將其回送到信源。信源則從緩存器/表格中清除故障路由。此外，信源繼續(xù)使用n-1個“良好”路由。如果其他路由可用(具有令人滿意的量度)，則將其添加到表格中，以便獲取n個路由。此外在這里還會重新計算使用因數(shù)。如果某個故障導(dǎo)致使用中的路由數(shù)目低于預(yù)定閾值，則通過發(fā)起一個新的路由發(fā)現(xiàn)處理來尋找附加路由。
對量度應(yīng)用而言在這里將會修改路由請求和路由應(yīng)答，以便適應(yīng)于改進的量度。當(dāng)前，DSR和AODV僅僅使用的是在需要時可用的跳數(shù)。而改進的量度可以包括多種測量，例如鏈路延遲、鏈路容量、鏈路可用容量、鏈路可靠性。并且更重要的量度可以依賴于業(yè)務(wù)量等級，舉例來說延遲靈敏業(yè)務(wù)量可能需要的是基于延遲量度而被分級排序的路由；大容量業(yè)務(wù)量可能需要的是基于容量量度而被分級排序的路由。
各個路由的使用率因數(shù)可以如下計算UsageFactor(Rtek)＝F(metrick，f(使用中的所有路徑的量度))。對大容量業(yè)務(wù)量而言，在評估路由的過程中可以將瓶頸容量用作一個量度，也就是說，UsageFactor(Rtek)＝BottleneckCapacityk/(所有路由的總和(每一個路由的瓶頸容量))。
現(xiàn)在將對具體應(yīng)用于DSR的發(fā)明進行描述。毫無疑問，DSR將會收集多條路由，但是只使用其中一條路由。由于源路由指示的是完整路徑(很容易檢測回路)，因此回路自由度是通過多條路由保持的。在這里將會通過修改DSR來為源路由上的每一條鏈路收集恰當(dāng)量度。此外還會通過修改DSR路由緩存器來反映將多個路由同時用于使用了路由使用因數(shù)的多個業(yè)務(wù)量等級的情況。每一個業(yè)務(wù)量等級的路由分級都是在路由緩存器中實現(xiàn)的，并且這其中為每個業(yè)務(wù)量等級選擇了最高的n個路由。由于選擇了源路由，因此分級處理可以在判定哪n條路徑最理想的時候，包含諸如路徑不相交性這樣的因數(shù)(不相交路徑將會提供一組路徑，這組路徑很少因為鏈路/節(jié)點的故障和移動性而被同時破壞)。對各個業(yè)務(wù)量等級而言，其最高的n個路由的使用因數(shù)是基于上述恰當(dāng)路徑量度而被計算的。在若干條路徑之間進行的業(yè)務(wù)量分發(fā)僅僅是在源節(jié)點完成的。并且在這里可以使用一個用于終止失效路由緩存器條目的定時器(可選的)。此外還可以執(zhí)行可靠性更高的業(yè)務(wù)量等級，其中所述等級在多個路由上發(fā)送重復(fù)業(yè)務(wù)量，以便提供更高可靠性。路由故障恢復(fù)則是按照如先前所述的方式實施的。毫無疑問，這樣可以在有效使用的最高的n個路由中找出所有失效路由。
現(xiàn)在將對具體應(yīng)用于AODV的發(fā)明進行描述。AODV只收集當(dāng)前定義的單條路由，其中是將路徑跳數(shù)作為了量度。因此，在這里應(yīng)該對AODV進行修改，以便收集具有恰當(dāng)量度的多個路由。此外，由于構(gòu)建了下一跳路由表，因此還應(yīng)該對AODV加以關(guān)注，以便確保避免回路的路由。其中舉例來說，以下保守方法將會運作通過修改AODV路由表來反映多個路由的使用情況、最高的n個路由的分級以及基于恰當(dāng)路徑量度的最高的n個路由的使用因數(shù)；選擇最高的n個路由中的一個“最佳路由”——以便保持回路自由度，在AODV中會將其選作最新的最小跳數(shù)路由(最高的n個路由中所包含的較少路由具有多達1個以上的跳數(shù))；中間節(jié)點返回那些只表明對“最佳路由”所進行的選擇的RREP，同時目的地可以經(jīng)由不同鄰域的路徑來返回用于路徑的多個RREP；只在源節(jié)點選擇n個可能路徑中的一個——每一個中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點總是沿著它的“最佳路由”轉(zhuǎn)發(fā)分組。當(dāng)節(jié)點發(fā)現(xiàn)一個路由比另一個已使用路由更新的時候，除非該路由出現(xiàn)故障或者跳數(shù)過高，否則它不必放棄所述另一個路由。在這里可以實現(xiàn)可靠性更高的業(yè)務(wù)量等級，其中所述等級通過在多個路由上發(fā)送重復(fù)的業(yè)務(wù)量來實現(xiàn)更高可靠性。而路由故障將會導(dǎo)致產(chǎn)生RERR，并且觸發(fā)上述故障恢復(fù)處理。這樣一來，如所述，本發(fā)明支持常規(guī)的自組織路由協(xié)議，例如DSR和AODV，但卻顯著改善了性能。多個路由可被用于負載均衡或者提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量傳遞概率。當(dāng)出現(xiàn)路徑故障時，通過使用多個路由，可以提供更適時的備份路由。在大多數(shù)情況下，故障不會破壞那些除了故障鏈路上臨時丟失的業(yè)務(wù)量之外的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量。并且可以在所有路由都出現(xiàn)故障之前發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)操作，以便減少沒有路由的概率，也就是說，路由發(fā)現(xiàn)很少是在所有路由全都丟失之后才發(fā)起的。
現(xiàn)在附加參考圖6和7，其中將對本發(fā)明的系統(tǒng)方面進行描述。移動自組織網(wǎng)絡(luò)20包括多個移動節(jié)點30以及將多個移動節(jié)點連接在一起的多條無線通信鏈路32。每個移動節(jié)點都包含了一個路由器40(圖6)，該路由器具有經(jīng)由無線通信鏈路32而與其他節(jié)點進行單向或雙向無線通信的通信設(shè)備42，此外所述移動節(jié)點還包括一個用于對經(jīng)由通信設(shè)備42的通信進行路由的控制器44。另外，在這里還可以包含一個作為控制器44的一部分或者與之相連的存儲器46。
如圖7所示，控制器44包括一個通過將路由請求傳送到其他節(jié)點來發(fā)現(xiàn)針對目的地節(jié)點的路由的路由發(fā)現(xiàn)單元50。此外，路由請求處理單元52還判定該節(jié)點是否支持路由請求。另外，路由請求處理單元52還檢測該節(jié)點是否可以繼續(xù)支持路由請求，如果不能的話，則產(chǎn)生出錯通知RERR。路由分級單元54依照一個或多個鏈路量度來對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級，而消息數(shù)據(jù)分發(fā)單元58則基于該分級并沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由而將消息數(shù)據(jù)分發(fā)到目的地節(jié)點。另外，鏈路量度優(yōu)選地是一個關(guān)于鏈路延遲、鏈路容量、鏈路可用容量和/或鏈路可靠性的測量。
消息數(shù)據(jù)分發(fā)單元58可以沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由來分發(fā)重復(fù)的消息數(shù)據(jù)，和/或沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由中的每一個路由來分發(fā)消息數(shù)據(jù)的不同部分。路由分級單元54包括一個用于存儲每一個與其中一個已發(fā)現(xiàn)路由相對應(yīng)的路由條目的路由緩存器56。此外，每一個路由條目都可以包括一個量度值、一個表明將多少消息數(shù)據(jù)分發(fā)給相應(yīng)路由的使用因數(shù)以及一個用于終止已發(fā)現(xiàn)路由的定時器。同樣，分級單元54還可以在用于不同消息數(shù)據(jù)等級的路由緩存器中重復(fù)路由條目，其中舉例來說，所述消息數(shù)據(jù)等級可以是延遲靈敏的消息數(shù)據(jù)以及大容量消息數(shù)據(jù)。路由分級單元54則從已發(fā)現(xiàn)路由中清除故障路由，并且路由發(fā)現(xiàn)單元50會在已發(fā)現(xiàn)路由數(shù)目低于某個閾值的時候發(fā)現(xiàn)針對目的地節(jié)點的新路由。
權(quán)利要求
1.一種用于用于在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中將來自源節(jié)點的消息數(shù)據(jù)路由到目的地節(jié)點的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)包括多個介于源節(jié)點與目的地節(jié)點之間的中間移動節(jié)點，以及將節(jié)點連接在一起的多條無線通信鏈路，所述方法包括在源節(jié)點，發(fā)現(xiàn)針對目的地節(jié)點的路由；在源節(jié)點，依照至少一個鏈路量度來對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級；以及在源節(jié)點，基于分級而將消息數(shù)據(jù)沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由分發(fā)給目的地節(jié)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級包括將路由條目存入一個路由緩存器中，其中每一個路由條目與其中一個已發(fā)現(xiàn)路由相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中每一個路由條目包括一個用于鏈路量度的量度值；以及一個表明應(yīng)該將多少消息數(shù)據(jù)分發(fā)給相應(yīng)路由的使用因數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中每一個路由條目還包括一個用于終止已發(fā)現(xiàn)路由的定時器值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在源節(jié)點，檢測故障路由并且從已發(fā)現(xiàn)路由中清除故障路由。
6.一種移動自組織網(wǎng)絡(luò)，包括多個移動節(jié)點；以及將多個移動節(jié)點連接在一起的多條無線通信鏈路；每一個移動節(jié)點包括一個經(jīng)由無線通信鏈路而與多個節(jié)點中的其他節(jié)點進行無線通信的通信設(shè)備；以及一個對經(jīng)由通信設(shè)備的通信進行路由的控制器，該控制器包括一個發(fā)現(xiàn)相對于目的地節(jié)點的路由的路由發(fā)現(xiàn)單元，一個依照至少一個鏈路量度來對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級的路由分級單元，以及一個基于分級而將消息數(shù)據(jù)沿著多個已發(fā)現(xiàn)路由分發(fā)給目的地節(jié)點的消息數(shù)據(jù)分發(fā)單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的網(wǎng)絡(luò)，其中路由分級單元包括一個路由緩存器，用于保存每一個與其中一個已發(fā)現(xiàn)路由相對應(yīng)的路由條目。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的網(wǎng)絡(luò)，其中每一個路由條目包括一個用于鏈路量度的量度值；以及一個表明應(yīng)該將多少消息數(shù)據(jù)分發(fā)給相應(yīng)路由的使用因數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的網(wǎng)絡(luò)，其中每一個路由條目還包括一個用于終止已發(fā)現(xiàn)路由的定時器值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的網(wǎng)絡(luò)，其中鏈路量度包括鏈路延遲、鏈路容量、鏈路可用容量以及鏈路可靠性中至少一項的測量。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的網(wǎng)絡(luò)，其中控制器還包括一個路由請求處理單元，用于判定節(jié)點是否可以繼續(xù)支持路由請求，以及如果不能的話，則產(chǎn)生一個關(guān)于故障路由的出錯通知。
全文摘要
本發(fā)明涉及移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的多路徑后應(yīng)式路由。移動自組織網(wǎng)絡(luò)包括多個介于源節(jié)點(1)和目的地節(jié)點(4)之間的中間節(jié)點(2，3，5)，以及將這些節(jié)點連接在一起的多條無線通信鏈路。源節(jié)點發(fā)現(xiàn)針對目的地節(jié)點的路由，依照至少一個鏈路量度來對已發(fā)現(xiàn)路由進行分級，以及基于所述分級將消息數(shù)據(jù)沿著已發(fā)現(xiàn)路由分發(fā)給目的地節(jié)點。鏈路量度可以包括關(guān)于鏈路延遲、鏈路容量、鏈路可用容量和/或鏈路可靠性的測量。
文檔編號H04L12/56GK1679358SQ03820897
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者卓塞弗·比伯·凱恩 申請人:哈里公司